传感器技术课件大全第二篇2-fc0bca030740be1e650e9a09

传感器的漂移是指在外界干扰下，输出 量出现与输入量无关的变化。漂移有很多种， 如时间漂移和温特性：传感器测量动态信号时，输出输入之间的关系。 动态特性常用的描述方法：
阶跃信号：包括最大偏离量，延滞时间，上升时间，峰值 时间，响应时间
频率响应：包括幅频特性，相频特性
（4）传感器的重复性
传感器在输入量按同一方向做全 量程多次测试时，所得特性曲线不 一致的程度。
（5）传感器的迟滞
传感器在正向行程（输入量增 大）和反向行程（输入量减小） 期间，特性曲线不一致的程度。
（6）传感器的稳定性与漂移
传感器的稳定性有长期和短期之分，一 般指一段时间以后，传感器的输出和初始标 定时的输出之间的差值。通常用不稳定度来 表征其输出的稳定的程度。
注意：并 不是所有 的传感器 必须同时 包括敏感 元件和转 换元件
传感器有很多种分类方法，但目前对传感器尚无
一个统一的分类方法，比较常用的有如下几种：
1．按传感器的被测物理量分类 2．按传感器工作原理分类 3．按传感器输出信号的性质分类 4．按传感器转换能量供给形式分类 5．按传感器的工作机理分类
项目一 传感器及测量基本知识
任务一 传感器的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）传感器的定义 （二）传感器的组成 （三）传感器的分类 （四）传感器的命名和代号 （五）传感器的特性 （六）传感器的选用 （七）传感器的应用及发展趋势 任务二 测量的基本知识 一、任务描述 二、任务实施 （一）测量的定义和分类 （二）误差的定义与分类
1.传感器的静态特性
传感器 的灵敏
度
01
传感器 的线性
度
02
（2）传感器的线性度 拟合直线方法：
（3）传感器的分辨力

在科学技术高度发达的现代社会中，人类已进入瞬息 万变的信息时代。人们在从事工业生产和科学实验等活动 中，主要依靠对信息资源的开发、获取、传输和处理。传 感器是人类感官的延长。它处于研究对象与测控系统的接 口位置，是感知、获取与检测信息的窗口。一切科学实验 和生产过程，都需要大量的信息，特别是自动检测和自动 控制系统要获取的信息，都要通过传感器将其转换为容易 传输与处理的电信号。没有传感器，科学实验和生产过程 就无法实现现代化。传感器的工作原理涉及很多学科领域， 它的开发带动了边缘学科的发展。
【知识要求】
• 了解检测技术的含义、作用和地位。 • 掌握检测系统的组成。 • 了解误差的基本概念和仪表的精度等级。 • 掌握随机误差和系统误差的处理方法，测量数据的处理方
法。 • 了解传感器的组成，即敏感元件、传感元件、检测线路及
传感器的分类。 • 掌握传感器的静态特性和动态特性的分析方法。
重点：灵敏度的概念、灵敏度与量程、稳定性的关系，多 环节系统的灵敏度，传感器的组成。 难点：根据误差要求合理选择检测装置的精度等级，测量 数据的处理方法。
用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态，在 测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值，这 种测量方法称为零位式测量。在测量时，已知标准量直接 与被测量相比较，已知量应连续可调，指零仪表指零时， 被测量与已知标准量相等，例如天平、电位差计等。
零位式测量的优点是可以获得比较高的测量精度，但测量 过程比较复杂，费时较长，不适用于测量迅速变化的信号。
传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环 境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等极 其广泛的领域。从茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的 工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感 器。

卸载
变
Δε
实验之前应将试件预先加、卸载 εi
若干次，以减少因机械滞后所产
加载
生的实验误差。
Δε1
机械应变ε
应变片的机械滞后
（五）零点漂移和蠕变
对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其 电阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的零点漂移。
产生原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐 渐变化；粘结剂固化不充分等。
数β、应变灵敏系数K都相同，两片的初始电阻值也要求相 同； ② 用于粘贴补偿片的构件和粘贴工作片的试件二者材料必须相 同，即要求两者线膨胀系数相等； ③ 两应变片处于同一温度环境中。
电桥补偿法
优点：
简单、方便，在常温下补偿效果较好
缺点：
在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作 片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影 响补偿效果。
R2 R1
补偿应变片粘贴示意图
当被测试件不承受应变时，R1和R2处于同一温度场，调 整电桥参数，可使电桥输出电压为零，即
USC AR1R4 R2R3 0
上式中可以选择R1=R2=R及R3=R4=R′。
当温度升高或降低时，若ΔR1t=ΔR2t，即两个应变片的热 输出相等，由上式可知电桥的输出电压为零
金属丝式应变片
引出线—与外部电路相连连接测量导线之用 覆盖层
基片—中间介质和绝缘作用 0.025mm电阻丝-栅状电阻 体-(敏感栅)
构成的应变片再通过黏结剂与感受 被测物理量的弹性体黏结。
金属电阻丝应变片的基本结构图
对于金属电阻应变片，材料电阻率随应变产生的变化很小， 可忽略
R (10
当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏感栅材料， 使下式成立

4.2.2 电阻应变式传感器
• (1) 应变式传感器的工作原理
• 当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测 构件的表面上时，则敏感元件将随构件一 起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的 变化与构件的变形保持一定的线性关系， 进而通过相应的二次仪表系统即可测得构 件的变形。通过应变计在构件上的不同粘 贴方式及电路的不同联接，即可测得应力、 变形、扭矩等机械参数。
•金属材料的灵敏系数受两个因素影响：
一个是受力后材料的几何尺寸变化所引起 的，即
另一个是受力后材料的电阻率变化所引起的， 即

对于金属材料
比
小得多。
大量实验表明，在电阻丝拉伸比例极限范围 内，电阻的相对变化与其所受的轴向应变是成 正比的，即K0为常数。 K0=1+2μ=常数
通常金属电阻丝的K0=1.7～3.6。
(2) 应变计的主要参数
1）几何参数：表距L和丝栅宽度b，制造厂 常用b×L表示。
2）电阻值：应变计的原始电阻值。 3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要
参数。 4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、
滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵 敏度等）。
(3) 金属电阻应变片 金属丝电阻应变片
金属箔式应变片
• 现在已经能把一些处理电路和传感 器集成在一起，构成集成传感器。进一 步的发展是将传感器和微处理器相结合， 装在一个检测器中形成一种新型的“智 能传感器”。它将具有一定的信号调理、 信号分析、误差校证、环境适应等能力， 甚至具有一定的辨认、识别、判断的功 能。
4.1.3 传感器的分类
• 传感器的种类繁多。在工程测试中， 一种物理量可以用不同类型的传感器来检 测；而同一种类型的传感器也可测量不同 的物理量。 •